Astrofizycy potwierdzają istnienie najbardziej odległej znanej galaktyki

Za pomocą Kosmicznego Teleskopu Jamesa Webba międzynarodowemu zespołowi astrofizyków udało się potwierdzić istnienie najstarszej znanej galaktyki JD1.

.Międzynarodowy zespół badawczy, w skład którego wchodzą astrofizycy z UCLA, potwierdził istnienie najsłabszej galaktyki, jaką kiedykolwiek widziano we wczesnym wszechświecie. Galaktyka, nazwana JD1, jest jedną z najodleglejszych zidentyfikowanych do tej pory galaktyk i jest typową dla rodzaju galaktyk, które przepaliły się przez mgłę atomów wodoru pozostałych po Wielkim Wybuchu, przepuszczając światło przez wszechświat i kształtując go w co istnieje dzisiaj. Odkrycie zostało dokonane za pomocą Kosmicznego Teleskopu Jamesa Webba. Wyniki odkrycia zostały opublikowane w czasopiśmie „Nature”.

Galaktyka JD1

.Pierwszy miliard lat życia wszechświata był kluczowym okresem w jego ewolucji. Po Wielkim Wybuchu, około 13,8 miliarda lat temu, Wszechświat rozszerzył się i ochłodził wystarczająco, aby mogły powstać atomy wodoru. Atomy wodoru pochłaniają fotony ultrafioletowe z młodych gwiazd; jednak do czasu narodzin pierwszych gwiazd i galaktyk wszechświat stał się ciemny i wkroczył w okres znany jako kosmiczne ciemne wieki. Pojawienie się pierwszych gwiazd i galaktyk kilkaset milionów lat później skąpało wszechświat w energetycznym świetle ultrafioletowym, które zaczęło palić lub jonizować mgłę wodorową. To z kolei umożliwiło fotonom podróżowanie w przestrzeni, czyniąc wszechświat przejrzystym.

Epoka rejonizacji

.Określenie typów galaktyk, które dominowały w tamtej epoce – zwanej epoką rejonizacji – jest obecnie głównym celem astronomii, ale do czasu opracowania teleskopu Webba naukowcom brakowało czułych instrumentów na podczerwień wymaganych do badania galaktyk pierwszej generacji. „Większość galaktyk znalezionych do tej pory za pomocą JWST to jasne galaktyki, które są rzadkie i nie uważa się ich za szczególnie reprezentatywne dla młodych galaktyk, które zamieszkiwały wczesny wszechświat” – powiedział Guido Roberts-Borsani, badacz z tytułem doktora habilitowanego z UCLA i pierwszy autor badania. „Jako tacy, choć ważni, nie uważa się ich za głównych agentów, którzy spalili całą tę mgłę wodorową.

Soczewkowanie grawitacyjne

.JD1 jest tak słaba i tak odległa, że badanie bez potężnego teleskopu i pomocnej dłoni natury jest niezwykle trudne. JD1 znajduje się za dużą gromadą pobliskich galaktyk, zwaną Abell 2744, której połączona siła grawitacyjna zakrzywia i wzmacnia światło z galaktyki JD1, sprawiając, że wydaje się ona większa i 13 razy jaśniejsza niż w innym przypadku. Efekt, znany jako soczewkowanie grawitacyjne, jest podobny do tego, jak szkło powiększające zniekształca i wzmacnia światło w swoim polu widzenia; bez soczewkowania grawitacyjnego JD1 prawdopodobnie zostałby pominięty.

Ponieważ światło potrzebuje czasu, aby dotrzeć na Ziemię, JD1 widziany jest takim, jakim był około 13,3 miliarda lat temu, kiedy Wszechświat miał zaledwie około 4% obecnego wieku. „Zaledwie rok temu, zanim teleskop Webba został włączony, nie mogliśmy nawet marzyć o potwierdzeniu tak słabej galaktyki” – powiedział Tommaso Treu, profesor fizyki i astronomii z UCLA oraz drugi autor badania. „Połączenie JWST i powiększającej mocy soczewkowania grawitacyjnego to rewolucja. Przepisujemy książkę o tym, jak galaktyki powstały i ewoluowały bezpośrednio po Wielkim Wybuchu”.

Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba oraz program Artemis

.Na temat współczesnego dynamicznego rozwoju astronomii, którego wynikiem są tak spektakularne projekty jak Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba, czy program Artemis, na łamach „Wszystko Co Najważniejsze” pisze prof. Piotr ORLEAŃSKI w tekście „Kosmos coraz bliżej, także z Polakami„.

„W 2022 roku pierwszy raz udało się ustawić wszystkie 18 luster Kosmicznego Teleskopu Jamesa Webba. Stanowią one razem zwierciadło o rozpiętości 6,5 metra. Każde z luster musi być oddzielnie wyjustowane, by móc dobrze zobrazować dane, które pozyskuje. W lipcu 2022 roku zobaczyliśmy pierwsze zachwycające zdjęcia różnego rodzaju obiektów kosmicznych. NASA opublikowało specjalną animację, na której można porównać zdjęcia tych samych obiektów pozyskane za pomocą teleskopu Hubble’a i Webba. Dopiero gdy się porównuje zdjęcia, widać, jaka jest różnica między tymi teleskopami”.

„Teleskopy Hubble’a i Webba różnią się dwoma rzeczami. Nowszy z nich jest większy, w związku z tym jest w stanie obserwować mniejsze obiekty, głównie te, które znajdują się dalej od nas. Widziane przez nas w ten sposób kosmiczne zdarzenia zachodziły w przeszłości – światło potrzebowało milionów lat, by do nas dotrzeć i byśmy mogli te zdarzenia teraz zaobserwować. Można powiedzieć, że widzimy to, co działo się np. 13,5 miliarda lat temu. W przypadku teleskopu Hubble’a było to 12 miliardów lat. Ale nawet obiekty wcześniej zaobserwowane przez teleskop Hubble’a widzimy dziś dzięki teleskopowi Webba znacznie bardziej szczegółowo. Tym, co różni te teleskopy, jest również to, że instrumenty teleskopu Hubble’a pracują w zakresie widzialnym, natomiast Webba w podczerwieni. To jest zupełnie inne spektrum fali elektromagnetycznej. Również dzięki temu można więcej zobaczyć. Jednak tym, co znacznie różni te twa teleskopy, jest ich wielkość – starszy ma dwa metry średnicy, nowszy ponad sześć”.

„Drugim znaczącym wydarzeniem w działaniach człowieka w kosmosie było rozpoczęcie programu Artemis. Od zakończenia programu Apollo, kiedy człowiek chodził po Księżycu, minęło 50 lat. Wiele czynników wpłynęło na to, że nie podejmowano kolejnych wypraw na naturalnego satelitę Ziemi”.

.„Znaczące było to, że program Apollo był szalenie drogi. Amerykanie przestawili się na program wahadłowców, które też dużo kosztowały, ale służyły do wielu celów. Nie byli w stanie prowadzić dwóch takich przedsięwzięć jednocześnie. Poza tym program Apollo był rezultatem polityki. Amerykanom zależało na tym, by jako pierwsi mogli postawić nogę na Księżycu, i to im się udało. Późniejsze kryzysy ekonomiczne, brak podtekstu politycznego i konkurentów, którzy również mogliby wylądować na Księżycu, w pewnym sensie oddalił perspektywę powrotu tam człowieka. Problemy z wahadłowcami, później z rakietami nośnymi, utrudniały realizację podobnych programów. Dziś mamy początek kolejnej ery wyścigu kosmicznego. Tym razem między Stanami Zjednoczonymi a Chinami. Państwo Środka ma bardzo rozbudowany program kosmiczny i jako pierwsze wysłało łazik na ciemną stronę Księżyca” – pisze prof. Piotr ORLEAŃSKI.